Procesos de disolución y precipitación de carbonato de calcio en un acuífero libre

CAROL E; KRUSE E ; GÓMEZ L

Neuquen

Congreso; XVIII Congreso Geológico Argentino; 2011

En los acuíferos freáticos de escasa extensión areal, la mayoría de los iones disueltos en el agua son adquiridos durante la infiltración de la lluvia en la zona no saturada (ZNS). Esto se debe principalmente a que el agua de lluvia reacciona con el CO2(g) de la atmósfera y de los poros del sedimento generando HCO3- y H+; este último le otorga acidez al agua, la cual ataca a los minerales, en especial a las fases carbonatadas. La disolución de carbonatos disminuye la acidez, la cual en la ZNS es recuperada por la disolución de más CO2(g) principalmente generado por las raíces y descomposición de materia orgánica del suelo y secundariamente por la atmósfera. Cuando el agua alcanza la superficie freática y se incorpora al flujo subterráneo a medida que la disolución de carbonatos consume H+ y CO2(g) pierde acidez por no poder incorporar CO2(g) al sistema y disminuye su capacidad de disolver y alterar minerales (Hem, 1985, Appelo y Postma, 2005). Los procesos de evaporación también son relevantes en los acuíferos freáticos, dada su conexión a través de la ZNS con la atmósfera, principalmente en aquellos poco profundos. Ellos producen un aumento en la concentración de sales pudiendo precipitar minerales por sobresaturación. La Bahía de Samborombón está formada por una extensa planicie costera a la que se asocian cordones conchiles, depositados durante el Holoceno como consecuencia de los sucesivos desplazamientos de la línea de costa debidos a las oscilaciones del nivel del mar (Violante et al., 2001) (Fig. 1). Los cordones de conchilla son geoformas de relieve positivas que se ubican paralelas a la línea de costa. Están compuestos por restos sueltos de conchillas marinas, concreciones de carbonatos y arenas que alternan en sectores con capas de arcillas. La alta permeabilidad de las conchillas favorece la recarga autóctona directa a partir de la infiltración de la lluvia. Dichos cordones forman lentes de agua dulce sobre el acuífero salino, alojado en la planicie costera, hacia la cual descargan su flujo subterráneo (Carol et al., 2009). El objetivo del trabajo fue determinar cómo las variaciones en el régimen pluvial afectan la estabilidad de las fases minerales carbonatadas presentes en las lentes de agua dulce alojadas en los cordones conchiles. Para ello se analizaron datos pluviométricos y de niveles freáticos e hidroquímicos registrados en 2008 y 2009 en 5 sondeos realizados en cordones conchiles de la parte central y norte de la bahía (Fig. 1). Las determinaciones de especies iónicas solubles e índices de saturación (IS) se efectuaron con el programa PHREEQC (Parkhurst y Appelo, 1999). Los datos pluviométricos anuales para el periodo 1925 ? 2009 muestran un valor medio de 965 mm observándose una alternancia de ciclos secos y húmedos.  El 2008 fue extremadamente seco con un total de lluvias de 650 mm, lo que representa un déficit de 315 mm respecto a la media histórica anual. En 2009 el régimen pluviométrico se normaliza registrándose 969 mm. Debido a que las lentes de agua dulce son recargadas por las precipitaciones, el déficit de 2008 provocó una profundización de los niveles freáticos, registrándose valores entre 1,5 y 2,0 m más profundos respecto de los niveles medidos en 2009. El agua en los cordones conchiles es de tipo bicarbonatada sódica a cálcica en los dos años monitoreados. En 2008 el contenido salino varía entre 565 y 1515 mg/L con valores de pH entre 7,9 y 8,6. La concentración de HCO3- muestra valores entre 384 y 714 mg/L y la de Ca2+ entre 5 y 32 mg/L. En 2009 se registra una importante disminución en el total de sales disueltas con valores entre 209 y 403 mg/L asociados a aguas ligeramente más ácidas de pH entre 7,3 y 7,8. El contenido en  HCO3- disminuye (entre 181 y 406 mg/L), al igual que el de Ca2+ (entre 6 y 18 mg/L). Los índices de saturación de calcita muestran valores sobresaturados para las muestras de 2008 y subsaturados para las del 2009, observándose un incremento en el contenido de bicarbonatos al aumentar el IS (Fig. 2). Los resultados evidencian una relación entre el régimen pluvial y las fases minerales bicarbonatadas cálcicas. En años húmedos (por ej. 2009) aumenta la recarga y el contenido salino disminuye por dilución. Las fases carbonatadas son disueltas por el agua de lluvia que infiltra por la ZNS y reacciona con el CO2(g) alojado en los poros del sedimento. Estos procesos se verifican por valores de IS subsaturados y bajos contenidos salinos. En los años secos (por ej. 2008) el déficit en la recarga produce una profundización en los niveles freáticos y un aumento en la concentración de sales disueltas por evaporación, ocasionando la sobresaturación del agua subterránea respecto de las fases minerales carbonatadas cálcicas con la consecuente precipitación de calcita. Estos procesos se comprueban por la profundización de niveles freáticos, el aumento en el contenido salino e IS positivos en la mayoría de las muestras. En la región estudiada el conocimiento de los procesos que influyen en la variación de la calidad química adquieren importancia para un mejor aprovechamiento de los escasos recursos de agua dulce disponibles.